随着我国化学工业的发展，作为地质钻探护壁堵漏用的化学浆液，从其类型、品种以及应用上都有了新的进展。目前就其浆液成分，可分为无机的、有机高分子的；就其性能可分为固化的、非固化的。常用的水玻璃就是无机类的代表；常用的脲醛树脂、丙烯酰胺是高分子类的代表；常用的水泥则是固化的化学浆液，而粘土、沥青等则为非固化的化学浆液。近年来，从化学浆液的发展趋向看，无机与高分子化合物复合使用，已成为品种繁多、应用广泛的化学浆液。

　 非固化化学浆液作为注浆材料，不足之处在于向孔内灌注后，易被水稀释而流失。对能固化的化学浆液--水泥浆液作为注浆材料，它的材料来源广、成本较低、固结性好、强度高，是目前普遍应用的一种注浆材料。其缺点是在没有固化前易被水稀释，固化时间慢且难以控制等。我国20世纪70年代期间，采用高分子化合物、合成树脂等化学浆液，在地质钻探上用于护壁堵漏，取得了一定的成效。其主要优点是：凝结时间可调，可实现瞬间固化，渗透能力和流动性好，能利用专用的灌注器注入到封堵部位，提高了成功率。应当指出这类化学浆液，有一些如氰凝、聚脂等材料来源缺，成本高，且有一定的毒性，故在使用上受到了限制，不便推广用于地质钻探；对于一些高分子化合物，如聚丙烯酰胺、脲醛树脂等，用于地质钻探护壁堵漏上有积极的作用和推广价值。

　 本节重点介绍在钻井护壁堵漏中具有代表性的化学浆液和惰性材料，包括脲醛树脂浆液、水玻璃浆液、聚丙烯酰胺浆液、脲醛树脂水泥球、干性堵漏材料和沥青材料。此外，还有许多品种的化学浆液，如铬木素浆液、木铵浆液、丙凝浆液、丙强浆液以及301聚脂浆液等等，也可以用作钻井护壁堵漏浆液。

　 脲醛树脂是一种水溶性树脂，它在酸性条件下能迅速凝固成有一定机械强度的固结体，是适合于钻孔护壁堵漏的注浆材料。由于脲醛树脂是由原料易得的尿素和甲醛水溶液合成的一种聚合物，故其性能可调，可人为地控制固化时间，成本较低，配制简单，且是低毒的化学注浆材料。近十多年来，用它在钻孔护壁堵漏方面，开展了生产工艺、性能改性、注浆工具等的研究。目前已生产出适合地质钻探用的粉末脲醛，其灌注工具也得到进一步改进，可实现钻孔"快速堵漏"的效果。

　 尿素与甲醛的反应是一个复杂的化学反应过程，整个反应可分为三个阶段，即加成反应阶段、缩聚反应阶段和固化阶段。开始阶段为尿素与甲醛在弱碱性或弱酸性介质中发生加成反应，生成脲的羟甲基（-CH2OH）衍生物；同时进行缩合反应，从而得到缩聚的初产物（即脲醛树脂），在实际使用时，以酸作催化剂（一般用盐酸）使树脂固化生成不溶的体型网状结构的固结体。

　 脲醛树脂的固化过程，可分为初凝（胶化）和终凝（硬化）两个阶段。所谓"初凝"是加催化剂后至失去流动性这段时间（称初凝时间）。所谓"终凝"是加催化剂后至失去弹性所需的时间（称终凝时间）。然而，失去弹性并不立即具有一定强度，所以终凝实际上是一个缓慢的过程，一般凝固后还需在水中养护16～24h后，才具有较高的机械强度。

　 脲醛树脂的固化过程与酸催化剂的种类和用量有直接有关。一般强酸、弱酸以及强酸、弱酸中和生成的盐类均可作催化剂。常用的有盐酸、硫酸、草酸、氯化铵、三氯化铁等。试验表明，强酸的浓度增加，凝固时间缩短；若酸的浓度一定时，随加量增加而凝结时间缩短。目前常用的是工业纯盐酸和硫酸，一般使用浓度为3%～36%，用量为树脂液体的1/10～1/5，初凝时间可在几秒至数十分钟的范围内控制。在使用时，应注意环境温度的影响，温度高，则固化速度快；温度低，则固化速度慢。在灌注时，一定要做地表试验，并应考虑到孔内的温度。

　 为了提高脲醛树脂的强度，增加韧性，在提高其物理力学性质方面，常采取在脲醛生产过程中加苯酚、苯酚-聚乙烯醇等进行改性，来改变反应生成物的化学结构，增大树脂的分子量和内聚力。目前，在合成脲醛树脂的同时，常加入苯酚，使羟甲基苯酚参与羟甲基脲的混合接枝与镶嵌，使树脂的机械强度和粘结力得到一定的改善。表12-2为苯酚改性后树脂物理机械强度性能。 　 使用脲醛树脂浆液，其灌注方式是采用专用的灌注器。它应能满足脲醛树脂与一定酸混合后，在很短时间内能凝固。且能准确地将已充分混合、但尚未凝固的浆液注射到预定的孔段上。

　 近几年来，我国为解决小口径金刚石钻探中严重漏失层的快速堵漏问题，基于射流泵原理，设计了一种新型的、用于脲醛浆液的孔内双液注浆工具--ZJ型速凝注浆堵漏工具，它与其他注浆堵漏器相比，有以下特点：

　 ① 双液在孔内定量地连续均匀混合，可灌注数秒凝固的浆液；

　 ② 借用现场钻杆盛堵漏浆液，大大简化了工具的结构和操作，并可实现大剂量注浆；

　 ③ 孔底动作过程的报信，由地面水泵压力表读数显示，信号明显，操作者可据此灵活调整操作工艺；注浆后可不提钻通水扫孔，实现注浆、透孔、清孔一个回次完成。其工具结构如图12-16所示。 ZJ型液浆堵漏工具，现有ф54、ф73两种规格，其主要技术性能如表12-3所示。